[发明专利]一种磷酸钙骨水泥涂覆的3D打印PLGA椎间融合器的制备方法

说明书

本发明涉及一种磷酸钙骨水泥涂覆的3D打印PLGA椎间融合器的制备方法，通过3D打印技术制备可降解聚酯PLGA椎间融合器，再利用磷酸钙骨水泥涂覆聚合物表面，并填充打印间隙，磷酸钙骨水泥固化后形成羟基磷灰石涂层。本发明有望克服可降解类材料在椎间融合器领域应用时面临的体内降解过快、降解产物酸性较大、力学性能不足等问题，同时3D打印技术为临床个性化制备符合人体解剖学形态的椎间融合器提供了新的途径，具有广阔的临床应用前景。

技术领域

本发明涉及一种生物医用材料技术领域的方法，特别是涉及一种磷酸钙骨水泥涂覆的3D打印PLGA椎间融合器的制备方法。

背景技术

随着脊柱椎间融合技术不断发展与完善，椎间融合术成为治疗涉及脊柱退行性变、畸形、骨折、肿瘤、结核等脊柱相关疾病的主流手术模式和金标准。然而，随着脊柱椎间融合手术的不断增多，近年来发生椎间融合器下沉等术后长期并发症的报道也逐渐增加[王鹏，孙桂森，李红旗等，中国组织工程研究，2018]，造成这一现象的因素较多，如患者骨质疏松、老龄等[Brunello G, Sivolella S, Meneghello R, Biotechnology Advances,2016]。

目前临床常用的椎间融合器材料主要为不可降解和可降解两类。可降解融合器因其生物相容性好、体内可吸收、力学性能与自体骨相近等优点，受到了广泛的关注。但这类材料在体内降解速度过快，不足以维持到椎体骨性融合，因此术后易出现融合器塌陷、椎间隙高度丢失、椎体不稳等现象。同时，聚酯类可降解材料还存在降解产物酸性较大的问题，可能引发无菌性炎症、骨质溶解等并发症。

椎间融合器的尺寸和形状也是影响治疗效果的因素之一。理想的椎间融合器的形状应最大限度的与椎间隙形状、大小和上下终板实现完美契合，进而实现良好的骨融合。临床上，可以通过CT数据重建，构建符合病患人体解剖学的椎间融合器模型，并通过3D打印技术个性化制备可降解椎间融合器。但3D打印融合器仍面临体内降解过快、力学强度无法维持至骨性融合等难题，且打印间隙也会放大这类缺陷。

基于以上背景，本发明利用磷酸钙骨水泥具有可塑性的特点，使其填充至3D打印椎间融合器的打印间隙中，并涂覆PLGA表面，降低其与降解介质的接触，碱性的骨水泥固化产物能中和酸性降解产物，降低PLGA的降解速率；另一方面，固化后的磷酸钙骨水泥填充打印间隙，提高了椎间融合器的骨传导性和力学性能，满足临床应用的需求。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种磷酸钙骨水泥涂覆的3D打印PLGA椎间融合器的制备方法，一种3D打印技术制备的具有良好力学性能和生物相容性的磷酸钙骨水泥涂覆PLGA椎间融合器的制备方法。

本发明目的通过以下技术方案来实现：一种磷酸钙骨水泥涂覆的3D打印PLGA椎间融合器的制备方法，通过3D打印技术制备可降解聚酯PLGA椎间融合器，再利用磷酸钙骨水泥涂覆聚合物表面，并填充打印间隙，磷酸钙骨水泥固化后形成羟基磷灰石涂层，包括以下步骤：

（1）制备PLGA椎间融合器

以PLGA为3D打印“墨水”，打印针头选用170μm，设置打印参数：每层采用平行式打印，间隙为0.2-0.3mm，Z轴逐层升高0.15mm，打印温度170-190℃，基础速率为1.5-2mm/s，打印平台温度为30℃，使用生物3D打印机进行3D打印，制备PLGA椎间融合器；

（2）制备明胶改性α-TCP粉末

将磷酸氢钙与碳酸钙按摩尔比2:1湿法球磨混合，干燥后用马弗炉在1250-1400℃煅烧2-4h后取出，在鼓风环境下急速冷却，之后用氧化锆球磨罐450rpm湿法球磨6h，得到粒径均一的α-TCP粉末，将上述α-TCP粉末按0.5g/mL加入0.5%（w/v）的明胶溶液中，高速磁力搅拌0.5h后置于-80℃冰箱中冰冻，进行冷冻干燥48h，得到明胶改性α-TCP粉末；

（3）制备磷酸钙骨水泥涂覆PLGA椎间融合器